113. Ксенобиотики, поступающие в организм человека с продуктами питания (пестициды, удобрения, соли тяжёлых металлов,радионуклидв и др.)

МЕТАЛЛЫ

Металлы. Металлы находятся в продуктах питания, кон­сервах и посуде (алюминий, олово, медь) и являются причи­ной различных расстройств. Восемь химических элементов (ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, же­лезо) объединенный комитет экспертов ФАО /ВОЗ по Codex A1imentarius включил в число компонентов, содержание ко­торых контролируется при международной торговле про­дуктами питания. Рассмотрим основные из них.

Техногенно рассеиваемая ртуть (пары, водорастворимые соли, органические соединения) отличается геохимической подвижностью по сравнению с природными (преимуще­ственно сульфидными, труднорастворимыми, малолетучи­ми) соединениями ртути и поэтому более опасна в экологи­ческом отношении.

Поступившие в атмосферу пары ртути сорбируются аэрозолями, почвой, вымываются атмосферными осадками, включаясь в круговорот в почве и воде (ионизируются, превращаются в соли, подвергаются метилированию, усваи­ваются растениями и животными). В процессе аэрогенной, водной, почвенной и пищевой миграции Hg^O превращается в Hg2+.

Метилирование неорганической ртути в донных отложе­ниях озер, рек и других водотоков, а также океанов - ключе­вой этап процесса миграции ртути по пищевым цепям вод­ных экосистем. Были выделены почвенные микроорганиз­мы, способные метилировать ртуть.

Метилирование ртути микроорганизмами подчиняется следующим закономерностям:

• преобладающий продукт биологического метилирова­ния ртути при рН, близком к нейтральному, - метилртуть; • скорость метилирования при окислительных условиях выше, чем при анаэробных;

• количество образуемой метилртути удваивается при де­сятикратном увеличении содержания неорганической ртути; • повышенная скорость роста микроорганизмов увели­чивает метилирование ртути.

При всех путях поступления ртуть накапливается пре­имущественно в почках, селезенке и печени. Органические соединения, хорошо связываясь с белками, легко проника­ют через гематоэнцефалический и плацентарный барьеры и накапливаются в головном мозге, в том числе и плода, где их концентрация в 1,5-2 раза больше, чем у матери.

Поступление ртути в организм отрицательно влияет на обмен пищевых веществ: неорганические соединения ртути нарушают обмен аскорбиновой кислоты, пиридоксина, кальция, меди, цинка, селена; органические соединения ­обмен белков, цистеина, аскорбиновой кислоты, токоферо­лов, железа, меди, марганца, селена.

Пары ртути проявляют нейротоксичность, от чего осо­бенно страдают высшие отделы нервной системы. Вначале возбудимость коры больших полушарий повышается, затем возникает инертность корковых процессов. В дальнейшем развивается запредельное торможение.

Неорганические соединения ртути обладают нефроток­сичностью. Есть сведения огонадотоксическом, эмбриоток­сическом и тератогенном действии соединений ртути.

Болезнь Минамата - ртутная интоксикация алиментарного происхождения, обусловленная употреблением в пищу рыбы и других гидробиантов, вьmовленных из водоемов, загрязненн ых ртутью (Япония).

Медь. Медь - микроэлемент, широко распространенный в природе. Средние концентрации меди в воде рек и озер составляют 7 мкг/л, в океанах - 0,9 мкг/л. Важная роль в процессе миграции меди в гидросфере принадлежит гидр 0­бионтам; некоторые виды планктона концентрируют медь в 90 тыс. раз выше. Содержание меди в почвах составляет в среднем 15-20 мг/кг.

Биологическая роль меди - она входит в состав гемато, купреина и других порфиринов животного мира, металло­ферментов, например цитохромоксидазы, лизилоксидазы. Последняя осуществляет формирование поперечных сши­вок между полипептидными цепями коллагена и эластина. Недостаток меди приводит к образованию дефектного кол­лагена, что увеличивает вероятность разрыва стенок арте­рий. Дефицит меди может привести к анемии, незначитель­ному замедлению физического развития детей, увеличению частоты сердечно-сосудистых заболеваний.

В обычных условиях человек получает в сутки в среднем 2-5 мг меди, главным образом с пищей. Поступление через легкие незначительно.

При поступлении с пищей в кишечнике всасывается око­ло 30% содержащейся меди. При повышенном поступлении меди в организм резорбция ее снижается, что уменьшает опасность интоксикации. Медь малотоксична.

Механизм токсического действия меди связан с блока­дой сульфгидрильных групп белков, в том числе ферментов.

Высокая гепатотоксичность меди и ее соединений связа­на с ее локализацией в лизосомах гепатоцитов и со способ­ностью повышать проницаемость мембраны митохондрий. Интоксикации соединениями меди могут сопутствовать аутоиммунные реакции и нарушение метаболизма моноами­нов. Острая интоксикация сопровождается выраженным ге­молизом эритроцитов. При хронической интоксикации медью и ее солями возможны функциональные расстрой­ства нервной системы (обнаружено сродство меди к симпа­тической нервной системе), печени и почек, изъязвление и перфорация носовой перегородки.

Стронций. По химическим свойствам стронций сходен с кальцием и барием. По интенсивности поглощения стоит на четвертом месте после меди, цинка и бария.

Наиболее богаты стронцием се­мейства зонтичных (0,044%), виноградовых (0,037%); мень­ше всего его в злаковых (0,011 %) и пасленовых (0,009%).

Стронций применяется металлургии, в электровакуум­ной технике, как сплав со свинцом и оловом - в производ­стве аккумуляторов. Гидр оксид стронция употребляют ДЛЯ изготовления стронциевых смазок, для выделения сахара из патоки; хлорид стронция - в холодильной промышленнос­ти, косметике и медицине; карбонат стронция входит в сос­тав глазурей, стойких к атмосферным воздействиям.

Стронций содержится во всех тканях и органах человека, входит в состав скелета высших и низших животных.

Наиболее характерное проявление токсического действия стронция - уровская болезнь, клинические признаки кото­рой - повышенная ломкость и уродливость костей. Предпо­лагают, что рахитогенное действие стронция связано с бло­кированием биосинтеза одного из важных метаболитов ви­тамина D и избыточным отложением фосфора в костях. Имеются указания на зобогенный эффект стронция, его действие как нервного и мышечного яда, способность хло­рида стронция стимулировать продукцию тромбоксана В(2) тромбоцитами человека и оказывать местно-анестезирую­щее действие.

Цинк. Цинк относится к группе рассеянных элементов.

Цинк - один из наиболее распространенных токсических компонентов .крупномасштабного загрязнения Мирового океана, в настоящее время его содержание в поверхностном слое морской воды достигает 10-20 мкг/л. Среднее содержа­ние цинка в почвах мира - 5·10-3%.

Содержание цинка в теле взрослого человека составляет 1-2,5 г, 30% депонируется в костях, 60% - в мышцах. Цинк всасывается в двенадцатиперстной кишке и верхнем отделе тонкой кишки.

Избыточное поступление цинка в организм животных сопровождалось снижением уровня кальция в крови и в кос­тях, одновременно нарушалось усвоение фосфора, в резуль­тате развивался остеопороз.

Железо. Железо - один из наиболее распространенных элементов земной коры (4,65% по массе); присутствует так­же в природных водах, где среднее содержание его колеб­лется в интервале 0,01-26,0 мгfл.

Основная масса металла выводится с калом, меньше _ с мочой и потом, у кормящих матерей может выводиться с мо­локом.

Соединения Fe²+ обладают общим токсическим действи­ем: у крыс, кроликов при поступлении в желудок наблюда­лись параличи, смерть в судорогах(причем хлориды токсич­нее сульфатов). Fe²+ активно участвует в реакциях с радика­лами гидроперекисей липидов:

• небольшое содержание Fe²+ инициирует ПОЛ в мито­хондриях;

• возрастание содержания Fe²+ приводит к разрушению гидроперекисей липидов.

Соединения Fe³+ менее ядовиты, но действуют прижига­ющее на пищеварительный тракт и вызывают рвоту.

Железо обладает сенсибилизирующим эффектом по кле­точно-опосредованному типу, не вызывает реакций немед­ленного типа. Соединения железа избирательно действуют на различные звенья иммунной системы: стимулируют Т-системы и снижают показатели состояния неспецифиче­ской резистентности и общего пула иммуноглобулинов.

Алюминий. Этот металл широко Применяется в машино­и самолетостроении, для приготовления упаковочных мате­риалов, в медицине как антоцид при лечении гастритов, язв и др. Широко распространен в окружающей среде. Для ор­ганизма - чужеродный элемент, так как в выполнении ка­ких-либо биологических функций у млекопитающих не участвует.

Алюминий содержится в по­вышенных количествах в некоторых растениях и получает большую растворимость и подвижность в кислых почвах т.е. при выпадении кислотных осадков.

Среднее потребление алюминия человеком составляет З0-50 мг в день. Это количество складывается из содержа­ния его в продуктах питания, питьевой воде и лекарствен­ных препаратах. Четверть от этого количества приходится на воду.

Основные источники алюминия - алюминиевая посуда и упаковочный материал, имеющий покрытие из алюмини­евой фольги. Кислые консервированные продукты питания и напитки (маринованные огурцы, кока-кола) могут содер­жать сами по себе небольшие количества алюминия. Он поступает также с некоторыми продуктами питания, на­пример с морковью, которая может содержать до 400 мг/кг этого металла. Другим источником алюминия является чай­ный лист.

Известно, что алюминий резорбируется в относительно небольших количествах в ЖКТ - около 1 %. После резорб­ции комплексируется преимущественно с трансферрином и распределяется по организму: в легких может накапливать­ся до 50 мг/кг, в мышцах и костях - около 10 мг/кг, в моз­гу - Около 2 мг/кг и в сыворотке крови - около 10 мкг/л. Удаляется из организма почти исключительно через почки.

ПЕСТИЦИДЫ. ХЛОРИРОВАННЫЕ ЦИКЛИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ

Во всем мире смертные случаи и хронические болезни из-за воздействия пестицидов составляют приблизительно 1 млн человек в год.

Циклические хлор органические соединения действуют на насекомых как контактные яды. Они проникают через внешнюю хитинсодержащую кутикулу насекомых и парали­зуют нервную систему.

Самый известный представитель этой группы соедине­нии - дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ).

Другие представители: альдрин, гексахлорциклогексан, гексахлорбензол и др. Применяются в овощеводстве, садо­водстве для предпосевной обработки семян, в борьбе с вре­дителями леса, домашнем хозяйстве.

ДДТ - высокодейственный инсектицид со сравнительно незначительной токсичностью для теплокровных. В 50 _ 60-е гг. хх в. были использованы миллионы тонн ДДТ в борьбе с эпидемиями малярии, желтой лихорадки, тифа и других болезней, а также для защиты растений.

Циркуляция в экосистемах «воздух - земля - вода» при­вела к глобальному распределению ДДТ в среде. Сегодня его находят даже во льдах Арктики. ДДТ продвигается по всем типам трофических путей. Это ведет к обогащению отдель­ных звеньев пищевых цепочек, причем человек как тупико­вое звено трофической цепи обогащается особенно сильно. В этой связи в молоке женщин регистрируются наиболее вы­сокие концентрации инсектицидов. Оно - своеобразный биоиндикатор по нагрузке населения этими соединениями.

После того как эти фак­ты в 60-е п. хх в. были обна­ружены, подобные инсекти­циды запретили к примене­нию в западных индустри­альных странах (за исключе­нием линдана). В африканских и азиатских государствах в силу низкой стоимости ДДТ и эффективного его действия в борьбе с малярией это соединение применяется до сих пор.

ДДТ и его аналоги - довольно стабильные соединения.

Обладают незначительной абиотической (путем фотолиза) и микробной деградацией в окружающей среде и поступа­ют в организм человека в основном с липидсодержащими продуктами питания (молоком, молочными продуктами, мясом, рыбой и яйцами). Распределяются преимуществен­но в тканях, также богатых жирами. Период полувыведения довольно продолжительный - около 1 года. В определен­ных состояниях, например при голодании и, следовательно, распаде жировых депо, происходит распределение их по ор­ганизму, и концентрация хлорорганических соединений в других тканях быстро повышается. То же наблюдается при некоторых заболеваниях, например при раке. При грудном вскармливании у женщины также снижаются запасы жира в организме и тогда подобные соединения появляются в грудном молоке.

При воздействии ДДТ у человека происходит индукция микросомальных печеночных энзимов, сопровождающаяся ускоренным окислительным метаболизмом ксенобиотика. у животных ДДТ и его аналоги оказывают воздействие на репродуктивную систему и помимо этого обладают канце­рогенным действием.